本發(fā)明涉及土工合成材料領(lǐng)域，尤其涉及一種用于通航河道消落段生態(tài)護(hù)坡的多層復(fù)合材料及加工方法。
背景技術(shù)：
長期以來,國內(nèi)眾多的河道整治大多采用砌石、混凝土等材料修筑硬質(zhì)護(hù)坡。硬質(zhì)護(hù)坡強(qiáng)調(diào)河道的防洪功能和工程結(jié)構(gòu)的安全性,但帶來諸多的致命缺陷。首先硬質(zhì)護(hù)坡隔絕水土交換造成河岸一側(cè)水流流速壓力與另一側(cè)土壤受壓不平衡加劇了岸坡的不穩(wěn)定性，形成坡體開裂塌陷縮短了岸坡的使用壽命；其次硬質(zhì)護(hù)坡由于破壞了河道岸坡水生植物的生長環(huán)境，進(jìn)而也破壞了魚蝦和軟體生物的生長環(huán)境，打破了自然河道的的生態(tài)鏈，造成水體富營養(yǎng)化加劇，進(jìn)而導(dǎo)致未端藻類暴發(fā)，影響整個環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。
生態(tài)護(hù)坡是指人工修筑的河岸具有自然河岸原生態(tài)特性的護(hù)坡。它擁有滲透性的自然河床與河岸基底，可以充分保證河岸與河流水體之間的水分交換和調(diào)節(jié)功能；同時具有一定的抗洪強(qiáng)度，在滿足行洪排澇和通航要求的基礎(chǔ)上，保證岸坡的穩(wěn)定，防止水土流失；生態(tài)護(hù)坡在護(hù)坡的同時也兼顧了河流生態(tài)的修復(fù)，尤其是恢復(fù)了河道岸坡水生植物的生長環(huán)境，進(jìn)而也為魚蝦和軟體生物創(chuàng)造了適宜的生長環(huán)境，形成植物-動物-微生物互為食物鏈的生物圈，重建了原生態(tài)，凈化了水質(zhì)。
目前國內(nèi)使用的生態(tài)護(hù)坡系統(tǒng)主要有：使用土石籠護(hù)坡、排樁(內(nèi)側(cè)放置無紡布)護(hù)坡、生態(tài)袋碼放以及直接使用生態(tài)土工布(軟體排)護(hù)坡等。使用土石籠、排樁內(nèi)側(cè)放置無紡布的護(hù)坡形式在實(shí)施過程中除工程造價高以外缺陷也很明顯，土石籠護(hù)坡實(shí)際上還是硬質(zhì)護(hù)坡，其保證了河岸與河流水體之間的水分交換，但土石籠上水生植物生長艱難，尤其是在岸坡水位消落段，生態(tài)修復(fù)效果不佳；排樁護(hù)坡一旦水位超越樁高，其護(hù)坡功能就會大打折扣甚至失效；生態(tài)袋碼放以及使用生態(tài)軟體排護(hù)坡保證了河岸與河流水體之間的水分交換，同時也解決了植物在生態(tài)布(軟體排)上生長的問題，但其缺陷也明顯，生態(tài)布(軟體排)一般都采用薄而稀疏以及空隙較大的織物(包括無紡布和機(jī)織無紡復(fù)合布)以保證植物根系的穿越和種植，這在水流較為緩慢的靜水湖泊或河道其護(hù)坡效果尚可，一旦遭遇水流急，浪沖刷嚴(yán)重的河道岸坡，如通航河道受船舷波沖刷或大江大河潮漲潮落形成的浪的沖刷的岸坡，薄而稀疏以及空隙較大的織物就無法抵擋大浪的沖刷，布下泥土就會被浪掏走，護(hù)坡就會失效。
本發(fā)明采用多層材料復(fù)合疊加的方法增強(qiáng)了生態(tài)軟體排的護(hù)坡功能。細(xì)旦纖維形成的致密的反濾底層以及密排的經(jīng)緯片紗形成的中間強(qiáng)力層形成了雙重反濾功能疊加的效果；6％的無紡布均勻度消除了由無紡布單位克重不均勻帶來的反濾薄弱點(diǎn)(一般每平方米100克的無紡?fù)凉げ季鶆蚨日`差大于30％)；粗旦纖維形成的厚實(shí)的儲泥表層經(jīng)過熱定型后帶有穩(wěn)定的微隙通道和儲泥結(jié)構(gòu)，一旦泥進(jìn)入儲泥層沉淀就能減緩浪對底層泥土的影響；表層熱熔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能保護(hù)儲泥表層不被浪沖刷破壞；采用點(diǎn)狀復(fù)合工藝最大程度上保證了表層儲泥結(jié)構(gòu)不被破壞。而對植物來說粗旦纖維形成的大孔徑儲泥表層儲泥后能引導(dǎo)植物根系進(jìn)入；具有良好退讓性的中間強(qiáng)力層(落錐穿透直徑大于等于35mm)以及細(xì)薄均勻的無紡布反濾底層均能夠讓植物根系方便的頂穿，并且能用錐形工具在不破壞強(qiáng)力層的情況下漲開布面種植植物。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種穩(wěn)定可靠的護(hù)坡性能的土工復(fù)合材料，為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種用于通航河道消落段生態(tài)護(hù)坡的多層復(fù)合材料，其特征在于，包括依次復(fù)合的均勻致密的反濾底層、具有良好退讓性的中間強(qiáng)力層、帶有抗浪沖刷熱熔纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上表面的的儲泥表層。
進(jìn)一步地，反濾底層包括細(xì)旦無紡布，細(xì)旦無紡布由細(xì)度為2-3旦的化學(xué)纖維組成，其克重的范圍在90-110g/m2，單位面積克重誤差小于6％。
進(jìn)一步地，中間強(qiáng)力層包括重疊結(jié)構(gòu)或交織結(jié)構(gòu)；重疊結(jié)構(gòu)由排列緊密的經(jīng)紗片紗層和緯紗片紗層重疊而成；交織結(jié)構(gòu)為由排列緊密的經(jīng)紗片紗層和緯紗片紗層經(jīng)交織形成機(jī)織物；經(jīng)紗和緯紗均為長絲化學(xué)纖維；機(jī)織物能夠使用緞紋、提花等組織結(jié)構(gòu)，機(jī)織物交織點(diǎn)小于或等于50％，機(jī)織物的落錐穿透直徑大于等于35mm。
進(jìn)一步地，儲泥表層包括粗旦無紡布，粗旦無紡布由細(xì)度大于或等于9旦的化學(xué)纖維組成，其克重大于150g/m2，厚度大于2mm，單位面積克重誤差小于10％。
進(jìn)一步地，抗浪沖刷熱熔纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上表面由露出儲泥表層的來自反濾底層的穿刺纖維束端和儲泥表層的上表面纖維通過表面熱熔加工形成。
進(jìn)一步地，反濾底層和儲泥層的纖維材料為聚酯、聚丙烯等受熱熔融的化學(xué)纖維。
進(jìn)一步地，儲泥表層的抗老化壽命為5-10年，在此期間內(nèi)其強(qiáng)度保持率為50％以上。
本發(fā)明還提供了一種用于通航河道消落段生態(tài)護(hù)坡的多層復(fù)合材料的方法，其特征在于，包括如下步驟，
步驟一、將均勻鋪網(wǎng)的細(xì)旦化學(xué)纖維通過針刺工藝，得到均勻致密的反濾底層；
步驟二、將經(jīng)紗和緯紗制作成緊密排列的片紗層，再將緯紗片紗層鋪放至經(jīng)紗片紗層上，制成重疊結(jié)構(gòu)；或經(jīng)緯紗通過機(jī)織織造成經(jīng)緯紗密排的交織點(diǎn)小于或等于50％的機(jī)織物；形成具有良好退讓性的中間強(qiáng)力層；
步驟三、將步驟二中的中間強(qiáng)力層鋪放至步驟一中的反濾底層上，并一起輸入針刺機(jī)中針刺復(fù)合，得到致密復(fù)合層；
步驟四、將均勻鋪網(wǎng)的粗旦化學(xué)纖維通過針刺工藝制成的粗旦無紡布，并通過熱定型工藝形成具有穩(wěn)定的均勻微孔隙通道的儲泥層；
步驟五、將步驟四中的儲泥層鋪放在步驟三中的致密復(fù)合層上，一起輸入針刺機(jī)中進(jìn)行點(diǎn)狀針刺復(fù)合，在點(diǎn)狀針刺過程中，刺針攜帶部分反濾底層的纖維露出儲泥表層上表面，形成露出儲泥層的穿刺纖維束端；
步驟六、將穿刺纖維束端通過表面熱熔工藝，與儲泥層上表面的纖維熔融結(jié)合形成抗浪沖刷熱熔纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上表面。
本發(fā)明具有如下有益效果：
1、本發(fā)明的一種用于通航河道消落段生態(tài)護(hù)坡的多層復(fù)合材料，具有不同性能的復(fù)合層，通過均勻致密的反濾底層、具有良好退讓性的中間強(qiáng)力層、帶有抗浪沖刷熱熔纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上表面的的儲泥表層的相互配合，反濾底層的致密結(jié)構(gòu)具有良好的反濾作用，抗沖刷的纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上表面能夠使整體結(jié)構(gòu)經(jīng)受住長時間的涌浪沖刷，儲泥結(jié)構(gòu)中的空隙和通道為水中的泥沙提供了良好的附著條件，而中間強(qiáng)力層在提供整體強(qiáng)力的同時，還能保證植物得以穿過而不受阻擋。
2、本發(fā)明采用多層材料復(fù)合疊加的方法增強(qiáng)了生態(tài)軟體排的護(hù)坡功能。細(xì)旦纖維形成的致密的反濾底層以及密排的經(jīng)緯片紗形成的中間強(qiáng)力層形成了雙重反濾功能疊加的效果；6％的無紡布均勻度消除了由無紡布單位克重不均勻帶來的反濾薄弱點(diǎn)(一般每平方米100克的無紡?fù)凉げ季鶆蚨日`差大于30％)；粗旦纖維形成的厚實(shí)的儲泥表層經(jīng)過熱定型后帶有穩(wěn)定的微隙通道和儲泥結(jié)構(gòu)，一旦泥進(jìn)入儲泥層沉淀就能減緩浪對底層下泥土的影響；表層熱熔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能保護(hù)儲泥表層不被浪沖刷破壞；采用點(diǎn)狀復(fù)合工藝最大程度上保證了表層儲泥結(jié)構(gòu)不被破壞。而對植物來說粗旦纖維形成的大孔徑儲泥表層儲泥后能引導(dǎo)植物根系進(jìn)入；具有良好退讓性的中間強(qiáng)力層(落錐穿透直徑大于等于35mm)以及細(xì)薄均勻的無紡布反濾底層均能夠讓植物根系方便的頂穿，并且能用錐形工具在不破壞強(qiáng)力層的情況下漲開布面種植植物。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的一種用于通航河道消落段生態(tài)護(hù)坡的多層復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，反濾底層1，中間強(qiáng)力層2，儲泥表層3，抗浪沖刷熱熔纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上表面4，穿刺纖維束端5。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖并參照數(shù)據(jù)進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。應(yīng)理解，實(shí)施方式只是為了舉例說明本發(fā)明，而非以任何方式限制發(fā)明的范圍。
如圖1所示，本發(fā)明提供一種用于通航河道消落段生態(tài)護(hù)坡的多層復(fù)合材料，其特征在于，包括依次復(fù)合的均勻致密的反濾底層、具有良好退讓性的中間強(qiáng)力層、帶有抗浪沖刷熱熔纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上表面的的儲泥表層。
在一個實(shí)施例中，反濾底層包括細(xì)旦無紡布，細(xì)旦無紡布由細(xì)度為2-3旦的化學(xué)纖維組成，其克重的范圍在90-110g/m2，單位面積克重誤差小于6％。
在一個實(shí)施例中，中間強(qiáng)力層包括重疊結(jié)構(gòu)或交織結(jié)構(gòu)；重疊結(jié)構(gòu)由排列緊密的經(jīng)紗片紗層和緯紗片紗層重疊而成；交織結(jié)構(gòu)為由排列緊密的經(jīng)紗片紗層和緯紗片紗層經(jīng)交織形成機(jī)織物；經(jīng)紗和緯紗均為長絲化學(xué)纖維；機(jī)織物能夠使用緞紋、提花等組織結(jié)構(gòu)，機(jī)織物交織點(diǎn)小于或等于50％，機(jī)織物的落錐穿透直徑大于等于35mm。其中本發(fā)明中的落錐穿透直徑通過標(biāo)準(zhǔn)gb/t17630《土工布及其有關(guān)產(chǎn)品動態(tài)穿孔試驗(yàn)落錐法》測得。
在一個實(shí)施例中，儲泥表層包括粗旦無紡布，粗旦無紡布由細(xì)度大于9旦的化學(xué)纖維組成，其克重大于150g/m2，厚度大于2mm，單位面積克重誤差小于10％。
在一個實(shí)施例中，抗浪沖刷熱熔纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上表面由露出儲泥表層的來自反濾底層的穿刺纖維束端和儲泥表層的上表面纖維通過表面熱熔加工形成。
在一個實(shí)施例中，反濾底層和儲泥層的纖維材料為聚酯、聚丙烯等受熱熔融的化學(xué)纖維。
在一個實(shí)施例中，儲泥表層的抗老化壽命為5-10年，在此期間內(nèi)其強(qiáng)度保持率為50％以上。本發(fā)明中的抗老化壽命指在使用的消落段區(qū)域的壽命為5-10年。
本發(fā)明還提供了一種用于通航河道消落段生態(tài)護(hù)坡的多層復(fù)合材料的方法，包括如下步驟，
步驟一、將均勻鋪網(wǎng)的細(xì)旦化學(xué)纖維通過針刺工藝，得到均勻致密的反濾底層；
步驟二、將經(jīng)紗和緯紗制作成緊密排列的片紗層，再將緯紗片紗層鋪放至經(jīng)紗片紗層上，制成重疊結(jié)構(gòu)；或經(jīng)緯紗通過機(jī)織織造成經(jīng)緯紗密排的交織點(diǎn)小于或等于50％的機(jī)織物；形成具有良好退讓性的中間強(qiáng)力層；
步驟三、將步驟二中的中間強(qiáng)力層鋪放至步驟一中的反濾底層上，并一起輸入針刺機(jī)中針刺復(fù)合，得到致密復(fù)合層；
步驟四、將均勻鋪網(wǎng)的粗旦化學(xué)纖維通過針刺工藝制成的粗旦無紡布，并通過熱定型工藝形成具有穩(wěn)定的均勻微孔隙通道的儲泥層；
步驟五、將步驟四中的儲泥層鋪放在步驟三中的致密復(fù)合層上，一起輸入針刺機(jī)中進(jìn)行點(diǎn)狀針刺復(fù)合，在點(diǎn)狀針刺過程中，刺針攜帶部分反濾底層的纖維露出儲泥表層上表面，形成露出儲泥層的穿刺纖維束端；本發(fā)明的點(diǎn)狀針刺指對待刺材料的部分點(diǎn)位重復(fù)針刺，并通過這些點(diǎn)位來連接致密復(fù)合層與儲泥層，從而不破壞儲泥層的結(jié)構(gòu)。
步驟六、將穿刺纖維束端通過表面熱熔工藝，與儲泥層上表面的纖維熔融結(jié)合形成抗浪沖刷熱熔纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上表面。
本發(fā)明的一種用于通航河道消落段生態(tài)護(hù)坡的多層復(fù)合材料，具有不同性能的復(fù)合層，通過均勻致密的反濾底層、具有良好退讓性的中間強(qiáng)力層、帶有抗浪沖刷熱熔纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上表面的的儲泥表層的相互配合，反濾底層的致密結(jié)構(gòu)具有良好的反濾作用，抗浪沖刷熱熔纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上表面能夠使整體結(jié)構(gòu)經(jīng)受住長時間的涌浪沖刷，儲泥表層中的空隙和通道為水中的泥沙提供了良好的附著條件，而中間強(qiáng)力層在提供整體強(qiáng)力的同時，還能保證植物得以穿過而不受阻擋。
本發(fā)明的一種用于通航河道消落段生態(tài)護(hù)坡的多層復(fù)合材料的作用原理如下：反濾底層和中間強(qiáng)力層均具有致密的結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)良的反濾性能，能夠有效阻擋岸坡中的泥沙通過，防止水土流失及岸坡結(jié)構(gòu)的破壞。儲泥表層具有較大的穩(wěn)定孔徑，該孔徑能夠截留水中的泥沙，并使之在纖維間的空隙連接成塊，從而提供植物扎根的有利條件，當(dāng)植物扎根在儲泥表層之后并進(jìn)一步向中間層延伸過程中，由于中間強(qiáng)力層的重疊結(jié)構(gòu)或交織結(jié)構(gòu)具有良好的退讓性能，植物根系能夠自由穿過，并最終穿透厚度較薄的反濾底層扎根至岸坡土層中。
本發(fā)明采用多層材料復(fù)合疊加的方法增強(qiáng)了生態(tài)軟體排的護(hù)坡功能。細(xì)旦纖維形成的致密的反濾底層以及密排的經(jīng)緯片紗形成的中間強(qiáng)力層形成了雙重反濾功能疊加的效果；6％的無紡布均勻度消除了由無紡布單位克重不均勻帶來的反濾薄弱點(diǎn)(一般每平方米100克的無紡?fù)凉げ季鶆蚨日`差大于30％)；粗旦纖維形成的厚實(shí)的儲泥表層經(jīng)過熱定型后帶有穩(wěn)定的微隙通道和儲泥結(jié)構(gòu)，一旦泥進(jìn)入儲泥層沉淀就能減緩浪對底層下泥土的影響；表層熱熔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能保護(hù)儲泥表層不被浪沖刷破壞；采用點(diǎn)狀復(fù)合工藝最大程度上保證了表層儲泥結(jié)構(gòu)不被破壞。而對植物來說粗旦纖維形成的大孔徑儲泥表層儲泥后能引導(dǎo)植物根系進(jìn)入；具有良好退讓性的中間強(qiáng)力層(落錐穿透直徑大于等于35mm)以及細(xì)薄均勻的無紡布反濾底層均能夠讓植物根系方便的頂穿，并且能用錐形工具在不破壞強(qiáng)力層的情況下漲開布面種植植物。
以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。